工业总线通信POFINET，或成为实现数字孪生工厂的一大手段？

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制造业数字化的一大核心理念是打造数字孪生工厂，而工厂的数字孪生，自然离不开设备与设备、设备与控制系统、以及设备与仿真模型之间的通信。Pofinet作为新一代工业总线通信协议，能够在工业系统中收集并传输数据，并且可以实现实时数据的发送和接受(1ms或者更短。，因此在新工厂的实施过程中，普遍采用的都是Pofinet作为工业通信协议。

然而，数字孪生工厂的构建不仅需要现场数据的实时互通，也需要构建虚拟孪生仿真模型与实体设备之间的实时映射，其关键技术标准可概括如下：

(1。工厂孪生模型建模

孪生模型的建立需要构建不同领域实体的统一逻辑结构，针对不同类型的物理实体和功能，以及实体产生的数据，构建相应虚拟空间孪生模型。

(2。孪生数据采集与传输

工厂车间存在众多来自不同厂商的各类产品与设备，不同设备的接入方式、数据类型与格式均不相同。为保证孪生模型与物理实体的实时映射，须有安全且稳定的数据采集及传输方式。

(3。工厂生产过程实时映射

孪生模型对物理实体的实时关键动作、关键行为和状态的映射是数字孪生技术的基础应用。

在生产制造过程中，参与制造活动的关键要素分为人员、设备、物料、方法、环境，因此工厂生产过程的数字孪生概念模型可以描述为：

可以观察到，每个工厂的工业制造现场都会存在着大量来自不同厂家及采用不同技术的产品与设备，其接口协议等也各不相同。为了解决数字孪生工厂中异构设备实时数据的获取与传输问题，需要建立统一的通讯方式——Pofinet。

基于Pofinet通信协议，车间现场传感器可将感知的信号发送给现场的控制模块，比如，PLC控制模块、Mes系统、WMS系统等等，做到现场数据的实时互通。

虚拟空间对物理空间的映射是数字孪生车间运行的基础。实现实时映射后，在虚拟空间中对实时生产状况的分析与优化将会更加智能化。

我们以一条U盘产线的为例子，下面是产线的简易布局图：

针对各个作业区设备及人员的属性及需求，我们建立如下数字孪生模型：

接着我们利用孪生模型的开放接口与现场的Pofinet协议局域网相连接，通过建立的数据交互软件对孪生数据进行实时处理，以驱动孪生模型的实时运行，实现设备、人员、产品等孪生模型状态与实际生产线的一致。

总结：

数字孪生车间作为一种车间运行新模式，对实现工业 4.0、工业互联网、云制造、中国制造 2025 等先进制造模式和战略具有重要作用。

本文提出Pofinet协议对现场设备通信、系统与设备间的通信的必要性，同时Pofinet协议对实现孪生模型到实体设备映射的必要性。数字孪生平台搭建后，后续可对数字孪生服务层进行应用研究，利用孪生数据进行生产智能决策等方面的研究工作。

(技成培训网原创，作者：刘老师，未经授权不得转载，违者必究。

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